KR102276982B1

KR102276982B1 - 기어드 인휠모터

Info

Publication number: KR102276982B1
Application number: KR1020190119799A
Authority: KR
Inventors: 김재연; 김영재; 오승석
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-07-13
Also published as: EP3799272B1; EP3799272A1; US20210094413A1; KR20210037798A

Abstract

본 발명은 기어드 인휠모터에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 기어드 인휠모터는 타이어가 외륜을 감싸 결합되는 원형의 림, 림의 중심을 관통하여 연결되는 샤프트, 림의 내부에서 샤프트에 연결 고정되는 고정자와, 고정자를 감싸도록 배치되며 회전하는 회전자를 포함하는 모터 어셈블리, 림의 개방된 부위를 밀폐시키도록 결합되는 커버, 및 림의 내부에 배치되며, 회전자의 회전을 감속시키는 기어 어셈블리를 포함하며, 기어 어셈블리는, 회전자와 동일 중심상에 위치하는 선 기어, 및 선 기어의 주변을 둘러 감싸도록 위치하며, 회전자에 고정되어 회전자와 함께 회전하는 복수의 유성 기어를 포함한다.

Description

기어드 인휠모터{GEARED INWHEEL MOTOR}

본 발명은 기어드 인휠모터에 관한 것이다.

인휠모터는 전기를 동력원으로 사용하는 이동수단에 사용된다.

인휠모터는 림(Rim)의 내부에 위치하는 모터 어셈블리로부터 동력이 출력된다.

모터 어셈블리는 고정자 및 회전자를 포함한다. 모터 어셈블리로부터 생성된 동력은 별다른 동력전달장치를 거치지 않고서 직접 인휠모터의 휠(Wheel)까지 전달된다.

인휠모터의 림에 감겨진 바퀴는 전기를 동력원으로 사용하여 회전한다.

이와 같이, 인휠모터는 종래의 일반적인 이동수단과 달리 복잡한 구동장치, 동력전달장치가 필요하지 않아 상대적으로 간단한 구조를 가진다.

그 결과, 인휠모터는 이동수단의 경량화를 가능하게 하며, 동력전달 시에 발생되는 에너지 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.

인휠모터는 타이어, 림, 모터 어셈블리, 그리고 샤프트를 포함한다.

간략히 살펴보면, 타이어는 림을 감싸 결합된다. 모터 어셈블리는 고정자 및 회전자를 포함하며, 림의 내측에 구비된다. 샤프트는 고정자의 중심을 관통하여 연결된다.

인휠모터의 고정자는 외부로 연결된 전원 공급용 인출선을 통해 전원을 공급받는다. 고정자에 전원이 공급되면, 고정자를 중심으로 회전자가 회전을 한다.

한편, 회전자는 림과 연결되므로, 회전자가 회전을 하면, 림은 회전을 하고, 림의 외륜에 결합된 타이어도 회전을 하게 된다.

이와 같이, 인휠모터는 샤프트와 고정자는 고정되고, 회전자와 림, 그리고 타이어는 회전을 하는 방식이다.

기어드 인휠모터는 감속기어와 클러치가 내장된 형태를 말한다.

도 1 내지 도 3은 일반적인 기어드 인휠모터, 기어 어셈블리 구조, 및 회전자 구조를 간략히 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 일반적인 기어드 인휠모터(10)는 타이어(20), 림(30), 고정자(41)와 회전자(43)를 포함하는 모터 어셈블리(40), 기어 어셈블리(50), 그리고 샤프트(60)를 포함하였다.

특히, 종래의 기어 어셈블리(50)는 회전자(43)에 부착된 선 기어(51)와, 별도의 부품인 캐리어(55)에 부착되며 선 기어(51)와 연결되는 유성 기어(53)로 구성되었다.

이처럼, 종래의 기어 어셈블리(50)는 유성 기어(53)가 부착되는 캐리어(55)와 선 기어(51)가 부착되는 회전자(43)가 독립적으로 설계되어 있다.

이 때문에, 캐리어(55)가 내장되기 위한 내부 공간 확보가 요구되었으며, 캐리어(55)의 무게로 인해 인휠모터의 경량화에 악영향을 끼쳤다.

따라서, 기어드 인휠모터의 컴팩트 형상 설계를 도모하고, 기존의 구조에 비해 무게를 경량화시킬 수 있는 기술적인 해결방안이 필요한 실정이다.

종래의 선행기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0006377호(이하, 선행문헌 1)는 인휠 구동장치를 개시하고 있다.

종래의 선행문헌 1에 개시된 인휠 구동장치는 모터부와, 모터부의 구동축과 맞물려 회전속도를 줄이는 1차감속기를 포함하며, 1차감속기는 제1선 기어와, 제1선기어의 둘레를 따라 회전하는 제1유성기어를 포함하고 있다.

다만, 제1유성기어는 별도의 제1캐리어에 장착되어 회동 가능하게 구비되는데, 제1캐리어가 구비됨에 따라 인휠 구동장치의 소형화 및 경량화에 어려움이 있었다.

종래의 다른 하나의 선행기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0038055호(이하, 선행문헌 2)는 전기자전거용 모터 구조체를 개시하고 있다.

종래의 선행문헌 2에 개시된 모터 구조체는 로터와 함께 회전하는 회전축과 연결되는 제1감속유닛을 포함하며, 제1감속유닛은 제1 선 기어와, 제1 유성기어를 포함하고 있다.

다만, 선행문헌 2에 개시된 제1유성기어 역시 회전자에 직접 장착되지 않고서 별도의 부품인 제1 캐리어를 이용하여 장착되는 구조로 이루어진다.

이 때문에, 제1 캐리어를 필수적으로 내장해야 했기에 컴팩트한 구조를 가지기에 어려움이 있었고, 제1 캐리어의 무게만큼 모터의 중량이 증가하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0006377호

본 발명의 목적은 선 기어와 유성 기어를 포함하는 기어 어셈블리가 적용된 기어드 인휠모터를 제공함에 있어서, 기존 대비 경량화된 구조를 가지면서 컴팩트한 설계가 가능한 기어드 인휠모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 유성 기어의 장착에 이용되었던 별도의 캐리어 사용을 배제하여, 기존 캐리어가 배치되는 공간을 삭제하여 보다 슬림하고 컴팩트한 구조를 가질 수 있는 기어드 인휠모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 캐리어의 사용 없이 일체형 구조로 기어드 인휠모터를 개선하되, 선 기어는 샤프트에 고정시키고, 유성 기어는 회전자에 직접 연결하여 회전자와 같은 속도로 회전하도록 함으로써, 소음 발생을 줄이고 내구성을 향상시킬 수 있는 기어드 인휠모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면 선 기어와 유성 기어를 포함하는 기어 어셈블리가 적용된 기어드 인휠모터를 제공할 수 있다.

특히, 본 발명의 일 측면에 따르는 기어드 인휠모터는 유성 기어가 장착되었던 부품, 즉 캐리어의 사용이 전적으로 배제됨에 따라 기존 대비 경량화된 구조를 가지면서 컴팩트한 설계가 가능하다.

다시 말해, 림 내부에서 유성 기어가 장착되기 위한 캐리어 배치 공간을 삭제할 수 있어 보다 슬림하고 컴팩트한 구조를 가질 수 있다. 또한, 기존 캐리어의 중량을 줄여 인휠모터의 무게 경량화를 구현해 낼 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르는 기어드 인휠모터는 림, 샤프트, 모터 어셈블리, 커버, 기어 어셈블리를 포함한다.

림은 원형의 강성 부재를 말한다. 타이어는 림의 외륜을 감싸 결합될 수 있다. 샤프트는 림의 중심을 관통하여 연결될 수 있다.

모터 어셈블리는 고정자와 회전자를 포함한다.

고정자는 샤프트에 연결되며 인출선에 의해 전원을 공급 받을 수 있다.

구체적으로는 고정자는 샤프트를 둘러 감싸 샤프트와 함께 회전하지 않도록 고정될 수 있다.

회전자는 고정자를 감싸도록 배치된다. 그리고 회전자와 고정자 사이에는 소정의 갭(이를 '에어 갭'이라 함)이 형성될 수 있다.

고정자에 전원이 공급되면, 고정자와 회전자 사이의 전자기력이 발생되고, 회전자는 고정자를 중심으로 그 외부에서 회전을 하게 된다.

이때, 고정자와 회전자는 모두 림의 내부에 위치할 수 있다.

커버는 림의 개방된 일 측면을 덮어 결합된다. 커버가 결합되는 림의 내부에는 모터 어셈블리 등과 같은 물기에 취약한 다수의 전기전자부품이 내장될 수 있다.

이에 따라, 커버는 림의 개방된 측면을 덮어 결합되어, 림의 내부를 외부로부터 차폐시켜 방수구조를 확보한다.

기어 어셈블리는 림의 내부에 배치되며 회전자의 회전을 감속시키는 역할을 할 수 있다.

기어 어셈블리는 회전자와 동일 중심상에 위치하는 선 기어와, 선 기어의 주변을 둘러 감싸도록 위치하며 회전자에 고정되어 회전자와 함께 회전하는 복수의 유성 기어를 포함한다.

바람직하게는 선 기어는 샤프트의 외경을 감싸 결합된다. 이와 같이 선 기어는 회전자에 의해 회전하지 않는 구조로 샤프트에 고정된다. 이는 회전자와 같은 속도로 회전하도록 구성되었던 기존의 선 기어 형태와 대비되는 큰 차이점 중 하나이다.

또한, 선 기어는 회전자와 소정의 간격을 두고서 회전자와 동일 중심을 이루어 위치할 수 있다. 다시 말해, 선 기어는 샤프트에 직결되어 샤프트의 중심, 회전자의 중심과 모두 동일한 중심을 이루도록 배치될 수 있다.

복수의 유성 기어는 회전자의 일면을 통해 장착될 수 있다.

또한, 복수의 유성 기어는 회전자의 일면을 통해 장착되어 샤프트에 고정된 선 기어를 향하여 돌출되도록 구비될 수 있다.

또한, 복수의 유성 기어는 회전자의 중심으로부터 샤프트에 고정된 선 기어의 반경 사이즈에 대응하는 만큼의 이격 거리를 두고서, 원주 방향으로 배치될 수 있다.

복수의 유성 기어 각각은, 선 기어와 치합 가능한 형상의 치가 둘레를 따라 구비되고, 내측에는 중심 홀이 마련되는 유성 기어 몸체, 및 유성 기어 몸체를 회전자에 장착시켜 고정하는 유성 기어 고정체를 포함한다.

유성 기어 고정체는 유성 기어 몸체의 중심 홀에 끼움 결합되는 삽입관, 및 삽입관을 통해 삽입되고, 유성 기어 몸체를 관통하여 회전자의 일면에 고정되는 핀을 포함한다.

핀은 삽입관을 통해 삽입되는 부위에 비해 직경이 확장된 원형의 핀 헤드를 구비할 수 있다.

이때, 유성 기어 몸체의 중심 홀은 핀 헤드와, 핀 헤드와 접촉하는 삽입관의 적어도 일부가 밀착되어 지지되는 원형 단차를 구비할 수 있다.

유성 기어 고정체는 핀 헤드와 삽입관의 적어도 일부 사이에 개재되는 환형의 플레이트 부싱을 더 포함한다.

핀은 회전자의 일면에 마련된 나사 홈을 통해 나사 결합되도록 선단 부위로부터 직경이 축소되어 돌출되는 핀 체결돌기를 구비할 수 있다.

그리고 핀이 고정되는 상기 회전자의 일면에는 회전자의 내, 외부를 관통하는 복수의 관통 홀이 구비될 수 있다.

복수의 관통 홀은 핀이 고정되는 위치를 제외하고, 서로 일정한 간격을 두고 원주 방향으로 배치되는 원호 형상의 홀일 수 있다.

기어 어셈블리는 복수의 유성 기어의 둘레 방향으로 구비되어 복수의 유성 기어의 회전에 연동하여 회전하는 링 기어를 더 포함한다.

링 기어는 림에 고정되어, 복수의 유성 기어의 회전에 연동하여 림과 함께 회전할 수 있다.

림은 모터 어셈블리와 기어 어셈블리를 내부에 수용하는 수용공간을 구비한다. 이때, 모터 어셈블리가 위치하는 일측이 개방되어, 개방된 일측으로 커버가 결합될 수 있다.

또한, 림은 커버가 결합되는 반대 편에 위치하며 기어 어셈블리를 수납하도록 커버에 마주하여 형성되는 측면몸체를 더 포함한다.

회전자는 소정의 갭을 사이에 두고서 고정자를 둘러 감싸 배치되는 복수의 마그넷을 포함한다.

그리고 모터 어셈블리에 근접하여 위치하는 적어도 하나의 홀 센서 기판을 더 포함한다. 적어도 하나의 홀 센서 기판은 복수의 홀 센서를 구비할 수 있다.

복수의 유성 기어는 림의 내부에서 별도의 설치공간을 통해 삽입되는 캐리어를 이용하지 않고서 회전자의 일면에 직접 연결되며, 회전자와 동일한 속도로 회전한다.

본 발명에 의하면 선 기어와 유성 기어를 포함하는 기어 어셈블리가 적용된 기어드 인휠모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 유성 기어의 장착에 이용되었던 별도의 캐리어 사용을 배제하여, 캐리어의 중량만큼의 무게를 줄일 수 있어 기존 대비 경량화된 구조의 기어드 인휠모터를 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 소정의 설치 공간을 필요로 하는 캐리어의 사용을 배제함에 따라, 기존 캐리어가 배치되는 공간을 삭제하여 보다 슬림하고 컴팩트한 구조의 기어드 인휠모터를 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 캐리어의 사용 없이 일체형 구조로 기어드 인휠모터를 개선하는 동시에, 선 기어는 샤프트에 고정시켜 기존과 달리 회전자와 함께 회전하지 않으며, 유성 기어만을 직접 회전자에 연결시켜 회전자와 같은 속도로 회전하도록 할 수 있다. 이로써, 회전자의 감속 효과가 향상될 수 있으며, 기어 간의 내구성이 향상될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 캐리어의 사용 없이 일체형 구조로 기어드 인휠모터를 개선함에 따라, 캐리어 소재 및 가공에 필요한 비용을 줄일 수 있으며, 조립 부품 개수가 줄어들어 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 유성 기어가 직접 연결되는 회전자에 다수의 관통 홀을 구비시키고, 유성 기어가 회전자와 같은 속도로 회전하도록 구성하여, 회전자 내, 외부 간의 공기 유동을 이용하여 모터 냉각 효과를 향상시킬 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1 내지 도 3은 종래의 기어드 인휠모터를 간략히 도시한 도면들.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어드 인휠모터를 간략히 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어드 인휠모터를 간략히 도시한 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어드 인휠모터 중에서 회전자에 유성 기어가 설치된 형태를 보여주는 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 회전자 유성 기어 결합 구조를 분해 도시한 분해 사시도.
도 8은 도 4의 "A" 단면 영역을 확대 도시한 확대 단면도.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

기어드 인휠모터의 전반적인 구조

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어드 인휠모터를 간략히 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어드 인휠모터를 간략히 도시한 분해 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 기어드 인휠모터(1000)는 선 기어(710)와 유성 기어(730)를 포함하는 기어 어셈블리(700)가 적용된다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 기어드 인휠모터(1000)는 유성 기어(730)가 장착되기 위해 종래에 사용되었던 부품, 즉 캐리어(55, 도 2 참조)의 사용을 전적으로 배제시킨 구조이다.

다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따르는 기어드 인휠모터(1000)는 림(200)의 내부에 배치되었던 캐리어(55, 도 2 참조)를 삭제하여, 이의 설치 공간이 필요하지 않아 슬림하고 컴팩트한 설계가 가능한 장점이 있다. 그리고 캐리어(55, 도 2 참조)의 무게를 줄여 기어드 인휠모터(1000)의 전체적인 중량을 감소시켜 경량화를 구현할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기어드 인휠모터(1000)의 전반적인 구조에 관하여 살펴보기로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 기어드 인휠모터(1000)는 샤프트(100), 림(200), 모터 어셈블리(300), 커버(410), 기어 어셈블리(700)를 포함한다. 더 구체적으로는 기어드 인휠모터(1000)는 홀 센서 기판(600), 제1, 2, 3 베어링(510, 520, 540), 적어도 하나의 오링(530)을 더 포함한다.

림(200)은 휠(wheel)을 이루는 원형의 강성부재이다.

타이어(800)는 림(200)의 외륜을 감싸 결합될 수 있다. 이를 위해 림(200)의 외륜에는 타이어(800)의 장착 상태를 유지하도록 타이어 분리 방지 턱이 더 구비될 수 있다.

림(200)의 내측에는 소정의 크기를 갖는 중공(이하, 수용공간이라 함)이 마련된다. 림(200)의 수용공간을 통해 샤프트(100), 모터 어셈블리(300), 기어 어셈블리(700)를 포함한 다수의 전기전자부품(예: 홀 센서 등)이 내장될 수 있다.

모터 어셈블리(300)는 림(200)의 수용공간에 내장되며 샤프트(100)를 둘러 감싸 결합된다.

구체적으로는 모터 어셈블리(300)는 샤프트(100)와 림(200) 사이에 결합된다.

모터 어셈블리(300)는 고정자(stator)(310)와 회전자(rotor)(330)를 포함한다.

고정자(310)는 샤프트(100)와 연결되며 전원 공급용 인출선에 의해 외부로부터 전원을 공급받는다.

예를 들어, 전원 공급용 인출선은 샤프트(100)의 중공을 통해 림(200)의 내부까지 연결되어 고정자(310)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.

고정자(310)는 림(200)의 내부에서 샤프트(110)를 감싸는 형태로 배치된다.

또한, 고정자(310)는 내측에 구비된 고정몸체(350)에 의해 샤프트(110)의 외경을 감싸며 샤프트(110)에 견고하게 고정 결합될 수 있다.

회전자(330)는 소정의 갭을 사이에 두고서 고정자(310)를 둘러 감싸도록 배치된다. 구체적으로는, 회전자(330)는 에어 갭을 사이에 두고서 고정자(310)를 둘러 감싸는 복수의 마그넷(331)을 포함한다.

또한, 회전자(330)는 복수의 마그넷(331)의 설치 간격을 유지하고 이들을 설치 위치를 고정시키도록 코어라 불리는 구조를 더 가질 수 있는데, 이의 크기 및 형상은 다양하게 변경 가능하다.

모터 어셈블리(300)는 고정자(310)에 전원이 공급되고, 고정자(310)와 회전자(330) 사이에는 발생된 전자기력을 이용하여, 고정자(310)를 중심으로 회전자(330)를 회전시키도록 구성된다.

회전자(330)가 회전하면, 회전자(330)의 회전에 연동하여 림(200)이 회전한다. 이어서, 림(200)이 회전하면, 림(200)의 외륜을 통해 장착된 타이어(800)가 샤프트(100)를 중심으로 회전한다.

커버(410)는 림(200)의 개방된 일 측면을 덮어 결합되며 림(200)의 내부를 외부로부터 밀폐시킨다.

커버(410)는 림(200)의 내부를 외부로부터 밀폐시켜, 모터 어셈블리(300)와 같이 물기에 취약한 다수의 전기전자부품을 보호한다.

즉, 커버(410)는 림(200)의 개방된 부위에 결합되어, 림(200)의 내측 수용공간에 대한 방수구조를 확보할 수 있게 해준다.

기어 어셈블리(700)는 림(200)의 내부에 배치되며 회전자(330)의 회전속도를 감소시키는 기능을 제공한다.

구체적으로는, 기어 어셈블리(700)는 선 기어(710)와, 유성 기어(730)를 포함한다.

선 기어(710)는 회전자와 동일 중심상에 위치한다.

이와 달리, 유성 기어(730)는 복수 개가 구비될 수 있다. 복수의 유성 기어(730)는 선 기어(710)의 주변을 둘러 감싸도록 위치한다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면 복수의 유성 기어(730)는 종래와 같이 별도의 유성 기어 장착용 부재, 즉 캐리어(55, 도 2 참조)를 사용하지 않고서, 회전자(330)의 일면에 직접 장착 고정되어 회전자(330)와 같은 속도로 회전한다.

이로써, 림(200)의 내측 수용공간을 통해 캐리어(55, 도 2 참조)가 설치되기 위한 설치 공간이 별도로 요구되지 않으므로 기존에 비해 슬림하고 컴팩트한 인휠모터의 설계가 가능하다.

이와 함께, 캐리어(55, 도 2 참조) 자체의 무게가 배제되어 인휠모터의 전체 중량이 감소하여 인휠모터 및 이를 이용한 이동수단의 경량화를 구현할 수 있다.

이에 더하여, 기어 어셈블리(700)는 선 기어(710), 유성 기어(730)와 함께, 링 기어(750)를 더 포함한다.

링 기어(750)는 림(200)의 내측에 고정되며 복수의 유성 기어(730)의 둘레에 외접하도록 구비될 수 있다.

링 기어(750)는 복수의 유성 기어(730)의 회전에 연동하여 회전하는데, 이를 통해 유성 기어(730)를 거쳐 변속된 회전력을 림(200)에 제공하여 타이어(800)를 회전시킬 수 있다.

또한, 림(200)은 커버(410)가 결합되는 반대 편에 림(200)과 일체형 구조로 이루어져 림(200)의 내측 수용공간을 밀폐시키는 측면몸체(420)를 더 포함한다.

측면몸체(420)는 기어 어셈블리(700), 특히 복수의 유성 기어(730)와 마주하여 소정의 간격을 두고 위치하며, 커버(410)와는 마주하는 방향으로 커버(410)와 나란하게 형성된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어드 인휠모터(1000)는 적어도 하나의 홀 센서 기판(600)을 포함한다.

홀 센서 기판(600)은 모터 어셈블리(300)에 근접하여 위치할 수 있다. 더 구체적으로는 모터 어셈블리(300)와 커버(410) 사이에 위치할 수 있다.

홀 센서 기판(600)은 복수의 홀 센서(예: 2개의 홀 센서 등)를 구비할 수 있다. 이와 같이 구성됨에 따라 홀 센서 기판(600)은 모터 어셈블리(300)의 자기력을 안정적이고 정밀하게 계측할 수 있다.

홀 센서 기판(600)은 별도의 기판 인슐레이터를 더 구비할 수 있는데, 홀 센서 기판(600)은 기판 인슐레이터를 이용하여 견고하게 고정되며 초기 설치 위치를 유지할 수 있다. 이로써, 모터 어셈블리(300)의 자기력을 안정적으로 계측할 수 있다.

한편, 기어드 인휠모터(1000)는 복수의 베어링, 즉 제1, 2, 3 베어링(510, 520, 540)을 포함한다.

제1 베어링(510)은 커버(410)와 샤프트(100) 사이에 구비되어 상호 간의 회전 마찰을 저감시켜준다. 제2, 3 베어링(520, 540)은 모터 어셈블리(300)와 샤프트(100) 사이에 구비되어 상호 간의 회전 마찰을 저감시켜준다. 이에 더하여, 림(200)과 샤프트(100) 사이에 적어도 하나의 베어링이 추가로 구비되어 상호 간의 회전 마찰을 저감시켜줄 수 있으며, 반드시 도시된 개수에 한정되지 않는다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어드 인휠모터(1000)는 적어도 하나의 오링(530)을 포함한다. 예를 들어, 오링(530)은 샤프트(110)와 모터 어셈블리(300) 간이 연결 부위에 구비되어 외부의 습기 또는 물이 모터 어셈블리(300)의 내부로 침투하는 것을 방지한다.

또한, 기어드 인휠모터(1000)는 다수의 인슐레이터를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정자(310)는 적어도 하나의 인슐레이터를 구비할 수 있다.

기어 어셈블리 구조

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어드 인휠모터의 기어 어셈블리에 관하여 도 6 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어드 인휠모터 중에서 회전자에 유성 기어가 설치된 형태를 보여주는 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 회전자 유성 기어 결합 구조를 분해 도시한 분해 사시도이다. 그리고 도 8은 도 4의 "A" 단면 영역을 확대 도시한 확대 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 기어드 인휠모터의 경우, 복수의 유성기어(730)가 종래와 달리 기존의 캐리어(55, 도 2 참조) 등에 장착되어 있지 않으며, 직접 회전자(300)의 일면에 설치된 구성을 가진다.

기어 어셈블리(700, 도 4 참조)는 림(200, 도 4 참조)의 내부에 배치되는데, 구체적으로는 회전자(330)의 회전력을 전달 받아 감속시키는 역할을 한다.

이를 위해, 기어 어셈블리(700, 도 4 참조)는 샤프트(100, 도 4 참조)에 직결된 선 기어(710, 도 4 참조)와, 선 기어(710, 도 4 참조)의 주변을 둘러 감싸 배치되며 회전자(330)에 고정된 유성 기어(730)를 포함한다.

선 기어(710)는 샤프트(100)의 외경을 감싸 결합된다. 선 기어(710)는 기존과 달리 회전자(330)에 고정되지 않으므로, 회전자(330)의 회전에 연동하여 회전하지 않으며, 오로지 샤프트(100)에 직결되어 회전하지 않는 구조로 샤프트(100)에 고정된다. 다시 말해, 선 기어(710)는 종래와 달리 회전자(330)와 같은 속도로 회전하지 않도록 구성된다(도 4 참조).

또한, 선 기어(710)는 회전자(330)와 소정의 간격을 두고서 회전자(330)와 동일 중심을 이루어 위치할 수 있다. 다시 말해, 선 기어(710)는 샤프트(100)에 직결되어 샤프트(100)의 중심과, 회전자(330)의 중심 모두와 동일 중심을 이루도록 배치될 수 있다(도 4 참조).

유성 기어(730)는 복수 개로 구성될 수 있는데, 복수의 유성 기어(730)는 회전자(330)의 일면을 통해 설치 고정되며, 회전자(330)와 함께 회전하도록 구성된다(도 6 참조).

도 6을 참조하면, 복수의 유성 기어, 즉 3개의 유성 기어(730)가 회전자(330)의 일면을 통해 장착된다.

구체적으로는, 복수의 유성 기어(730)는 회전자(330)의 일면을 통해 장착되어 샤프트(100, 도 4 참조)에 고정된 선 기어(710, 도 4 참조)를 향하여 돌출되는 형상을 가질 수 있다.

복수의 유성 기어(730)는 회전자(330)의 중심으로부터 샤프트(100, 도 4 참조)에 고정된 선 기어(710, 도 4 참조)의 반경 사이즈에 대응하는 만큼의 이격 거리를 두고서 원주 방향으로 배치될 수 있다.

예컨대, 도 6을 참조하면 3개의 유성 기어(730)가 서로 120도의 중심각을 사이로 회전자(330)의 중심으로부터 소정의 이격 거리를 두고서 원주 방향으로 배치된다.

도 7을 참조하면, 복수의 유성 기어(730) 각각은 유성 기어 몸체(7303)와, 유성 기어 고정체(731)를 포함한다.

유성 기어 몸체(7303)는 선 기어(710)와 치합 가능한 형상의 치(7304)가 둘레를 따라 구비된다. 그리고 유성 기어 몸체(7303)의 내측에는 중심 홀(7301)이 마련된다.

유성 기어 고정체(731)는 유성 기어 몸체(7303)를 회전자에 장착시켜 고정하는 역할을 한다.

유성 기어 고정체(731)는 삽입관(7311)과 핀(7313)을 포함한다.

삽입관(7311)은 유성 기어 몸체(7303)의 중심 홀(7301)에 끼움 결합되는 튜브 형상의 부재이다.

핀(7313)은 삽입관(7311)을 통해 삽입되어 유성 기어 몸체(7303)를 관통하는데, 핀(7313)의 선단 부위가 회전자(330)의 일면에 다양한 방식으로 고정될 수 있다. 예를 들어, 용접 등의 방식으로 부착이 가능하며, 이와 달리 회전자(330)의 일면에 체결 홈을 마련하고 핀(7313)의 선단 부위에 나사산을 형성하여 나사 결합 가능한 구조로 형성될 수도 있다.

한편, 핀(7313)은 삽입관(7311)을 통해 삽입되는 부위에 비해 직경이 확장된 원형의 핀 헤드(7314, 도 8 참조)를 더 구비할 수 있다.

이때, 유성 기어 몸체(7303)의 중심 홀(7301)은 핀 헤드(7314, 도 8 참조)와, 핀 헤드(7314, 도 8 참조)와 접촉하는 삽입관(7311)의 적어도 일부가 밀착되어 지지되는 원형 단차(7302)를 더 구비할 수 있다.

또한, 유성 기어 고정체(731)는 핀 헤드(7314, 도 8 참조)와 삽입관(7311)의 적어도 일부 사이에 개재되는 환형의 플레이트 형태의 부싱(7312)을 더 포함할 수 있다.

구체적인 예로서, 핀(7313)은 회전자(330)의 일면에 마련된 암나사 형상의 체결 홈을 통해 나사 결합되도록 선단 부위에서 직경이 축소되어 돌출되는 핀 체결돌기(7315)를 구비할 수 있다.

이러한 유성 기어 고정체(731)가 회전자(330)의 일면에 고정되는 구조 및 그 세부 구성은 도 8의 확대 단면을 통해 구체적으로 확인할 수 있다.

한편, 핀(7313)이 고정되는 회전자(330)의 일면에는 회전자(330)의 내, 외부를 관통하는 복수의 관통 홀(332)이 더 구비될 수 있다.

회전자(330)의 일면은 원판(3301) 형태로 이루어져 있으며, 그 중심에는 샤프트(100, 도 4 참조)가 관통하여 조립되는 중심 홀(3302)이 형성된다. 그리고 중심 홀(3302)의 바깥 쪽, 즉 유성 기어(730)가 장착되는 방향에는 중심 홀(3302)보다 직경이 큰 원형의 안착 홈(333)이 형성된다. 이 안착 홈(333)은 샤프트(100)와 접촉 마찰을 저감시켜주는 베어링이 장착되는 공간으로 이용될 수 있다.

복수의 관통 홀(332)은 회전자(330)의 일면에 구비되는 원판(3301)을 두께 방향으로 관통하여 형성된다.

다시 말해, 복수의 관통 홀(332)은 회전자(330)의 내, 외부를 관통하여 형성되어 모터 어셈블리(300, 도 4 참조)의 냉각에 필요한 공기의 유로로 이용될 수 있다.

구체적인 예로서, 관통 홀(332)은 핀(7313)이 고정되는 위치를 제외하고, 복수 개가 서로 일정한 간격을 두고 원주 방향으로 배치될 수 있는데, 도시된 바와 같이 원호 형상의 홀 형태로 이루어질 수 있다. 도시된 관통 홀(332)은 6개인 것으로 나타나 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이와 같이 회전자(330)의 회전 시 복수의 유성 기어(730)가 회전자(330)와 같은 속도로 회전하게 되는데, 이때 발생된 공기의 흐름이 복수의 관통 홀(332)을 통해 회전자(330)의 내부로 유입되어 모터 어셈블리의 냉각에 이용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 선 기어와 유성 기어를 포함하는 기어 어셈블리가 적용된 기어드 인휠모터를 제공할 수 있다.

특히, 유성 기어의 장착에 이용되었던 별도의 캐리어 사용을 배제하여, 캐리어의 중량만큼의 무게를 줄일 수 있어 기존 대비 경량화된 구조의 기어드 인휠모터를 제공할 수 있는 유리한 효과가 있다.

또한, 소정의 설치 공간을 필요로 하는 캐리어의 사용을 배제함에 따라, 기존 캐리어가 배치되는 공간을 삭제하여 보다 슬림하고 컴팩트한 구조의 기어드 인휠모터를 제공할 수 있는 유리한 효과가 있다.

또한, 일체형 구조로 기어드 인휠모터를 개선함에 있어서, 선 기어는 샤프트에 고정시켜 회전자와 함께 회전하지 않도록 하며, 다수의 유성 기어만이 회전자와 같은 속도로 회전하도록 구성될 수 있다. 이로써, 회전자의 감속 효과가 향상될 수 있으며, 기어 간의 내구성이 향상될 수 있는 유리한 효과가 있다.

또한, 일체형 구조로 기어드 인휠모터를 개선함에 따라, 캐리어의 재료비 및 가공비를 줄일 수 있으며, 조립 부품 개수가 줄어들어 생산성을 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.

또한, 유성 기어가 직접 연결되는 회전자에 다수의 관통 홀을 구비시키고, 유성 기어가 회전자와 같은 속도로 회전하도록 구성하여, 회전자 내, 외부 간의 공기 유동을 이용하여 모터 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

100: 샤프트
200: 림
300: 모터 어셈블리
310: 고정자
330: 회전자
3301: 원판
3302: 중심 홀
331: 마그넷
332: 관통 홀
333: 안착 홈
335: 체결 홈
350: 고정몸체
410: 커버
420: 측면몸체
510: 제1 베어링
520: 제2 베어링
530: 오링
540: 제3 베어링
600: 홀 센서 기판
700: 기어 어셈블리
710: 선 기어
730: 유성 기어
7301 유성 기어 몸체의 중심 홀
7302: 원형 단차
7303: 유성 기어 몸체
7304: 치
731: 유성 기어 고정체
7311: 삽입관
7312: 부싱
7313: 핀
7314: 핀 헤드
7315: 핀 체결돌기
750: 링 기어
800: 타이어
1000: 기어드 인휠모터

Claims

타이어가 외륜을 감싸 결합되는 원형의 림;
상기 림의 중심을 관통하여 연결되는 샤프트;
상기 림의 내부에서 상기 샤프트에 연결 고정되는 고정자와, 상기 고정자를 감싸도록 배치되며 회전하는 회전자를 포함하는 모터 어셈블리;
상기 림의 개방된 부위를 밀폐시키도록 결합되는 커버; 및
상기 림의 내부에 배치되며, 상기 회전자의 회전을 감속시키는 기어 어셈블리;를 포함하며,
상기 기어 어셈블리는, 상기 회전자와 동일 중심상에 위치하는 선 기어; 및
상기 선 기어의 주변을 둘러 감싸도록 위치하며, 상기 회전자에 고정되어 상기 회전자와 함께 회전하는 복수의 유성 기어;를 포함하며,
상기 복수의 유성 기어는, 상기 림의 내부에서 별도의 설치공간을 통해 삽입되는 캐리어를 이용하지 않고서 회전자의 일면에 직접 연결되어, 상기 캐리어가 배치되는 공간이 삭제되며,
상기 복수의 유성 기어 각각은, 상기 선 기어와 치합 가능한 치가 둘레를 따라 구비되고, 내측에는 중심 홀이 마련되는 유성 기어 몸체; 및
상기 유성 기어 몸체를 상기 회전자에 장착시켜 고정하는 유성 기어 고정체를 포함하는 기어드 인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 선 기어는,
상기 샤프트의 외경을 감싸 결합되며, 상기 회전자에 의해 회전하지 않는 구조로 상기 샤프트에 고정되는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
제2항에 있어서,
상기 선 기어는,
상기 회전자와 소정의 간격을 두고서 상기 회전자와 동일 중심을 이루어 위치하는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
제2항에 있어서,
상기 복수의 유성 기어는,
상기 샤프트에 고정된 상기 선 기어를 향하여 돌출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
제4항에 있어서,
상기 복수의 유성 기어는,
상기 회전자의 중심으로부터 상기 샤프트에 고정된 상기 선 기어의 반경 사이즈에 대응하는 만큼의 이격 거리를 두고서, 원주 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유성 기어 고정체는,
상기 유성 기어 몸체의 중심 홀에 끼움 결합되는 삽입관; 및
상기 삽입관을 통해 삽입되고, 상기 유성 기어 몸체를 관통하여 상기 회전자의 일면에 고정되는 핀;
을 포함하는 기어드 인휠모터.
제7항에 있어서,
상기 핀은,
상기 삽입관을 통해 삽입되는 부위에 비해 직경이 확장된 원형의 핀 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
제8항에 있어서,
상기 유성 기어 몸체의 중심 홀은,
상기 핀 헤드와, 상기 핀 헤드와 접촉하는 상기 삽입관의 적어도 일부가 밀착하여 수용되는 원형 단차를 구비하는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
제9항에 있어서,
상기 유성 기어 고정체는,
상기 핀 헤드와 상기 삽입관의 적어도 일부 사이에 개재되는 부싱;
을 더 포함하는 기어드 인휠모터.
제7항에 있어서,
상기 핀은,
상기 회전자의 일면에 마련된 나사 홈을 통해 나사 결합되도록 선단 부위로부터 돌출되는 핀 체결돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
제7항에 있어서,
상기 핀이 고정되는 상기 회전자의 일면에는 상기 회전자의 내, 외부를 관통하는 복수의 관통 홀이 구비되는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
제12항에 있어서,
상기 복수의 관통 홀은,
상기 핀이 고정되는 위치를 제외하고, 서로 일정한 간격을 두고 원주 방향으로 배치되는 원호 형상의 홀인 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 기어 어셈블리는,
상기 복수의 유성 기어의 둘레 방향으로 구비되어 상기 복수의 유성 기어의 회전에 연동하여 회전하는 링 기어;
를 더 포함하는 기어드 인휠모터.
제14항에 있어서,
상기 링 기어는,
상기 림에 고정되어, 상기 복수의 유성 기어의 회전에 연동하여 상기 림과 함께 회전하는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 림은,
상기 모터 어셈블리와 상기 기어 어셈블리를 내부에 수용하는 수용공간을 구비하며,
상기 모터 어셈블리가 위치하는 일측이 개방되어, 상기 개방된 일측으로 상기 커버가 결합되는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.
제16항에 있어서,
상기 림은,
상기 커버가 결합되는 반대 편에 위치하며 상기 기어 어셈블리를 수납하도록 상기 커버에 마주하여 형성되는 측면몸체를 더 포함하는
기어드 인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 회전자는,
소정의 갭을 사이에 두고서 상기 고정자를 둘러 감싸 배치되는 복수의 마그넷;
을 포함하는 기어드 인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 모터 어셈블리에 근접하여 위치하는 적어도 하나의 홀 센서 기판;을 더 포함하며,
상기 적어도 하나의 홀 센서 기판은 복수의 홀 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 기어드 인휠모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 유성 기어는,
상기 회전자와 동일한 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는
기어드 인휠모터.